CN114591738A - 一种可独立改变卤素含量的Mn2+掺杂CsPbCl3纳米晶的制备方法 - Google Patents

一种可独立改变卤素含量的Mn2+掺杂CsPbCl3纳米晶的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114591738A
CN114591738A CN202210164869.4A CN202210164869A CN114591738A CN 114591738 A CN114591738 A CN 114591738A CN 202210164869 A CN202210164869 A CN 202210164869A CN 114591738 A CN114591738 A CN 114591738A
Authority
CN
China
Prior art keywords
halogen
nanocrystalline
doping
doped
cspb
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202210164869.4A
Other languages
English (en)
Inventor
郑金桔
王南川
付慧
陈翘楚
高凤梅
尚明辉
杨祚宝
杨为佑
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ningbo University of Technology
Original Assignee
Ningbo University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ningbo University of Technology filed Critical Ningbo University of Technology
Priority to CN202210164869.4A priority Critical patent/CN114591738A/zh
Publication of CN114591738A publication Critical patent/CN114591738A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/66Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing germanium, tin or lead
    • C09K11/664Halogenides
    • C09K11/665Halogenides with alkali or alkaline earth metals
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y20/00Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00Manufacture or treatment of nanostructures
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01GCOMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G19/00Compounds of tin
    • C01G19/006Compounds containing, besides tin, two or more other elements, with the exception of oxygen or hydrogen
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/01Crystal-structural characteristics depicted by a TEM-image
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/70Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data
    • C01P2002/72Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data by d-values or two theta-values, e.g. as X-ray diagram
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B20/00Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Luminescent Compositions (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)

Abstract

本发明涉及一种可独立改变卤素含量的Mn2+掺杂CsPbCl3纳米晶的制备方法,属于半导体发光领域。本发明通过卤素热注法合成Mn2+掺杂CsPbCl3钙钛矿纳米晶,首次实现了在Mn2+掺杂浓度固定的情况下单独改变卤素密度,通过调节卤素含量,减少缺陷(陷阱)态,减小电子‑声子耦合效应和高温下的热降解作用,使其光学性能和稳定性更优;本发明钙钛矿纳米晶实现了通过改变卤素含量调控激子和Mn2+的光学性质,具有潜在的纳米荧光粉应用。

Description

一种可独立改变卤素含量的Mn2+掺杂CsPbCl3纳米晶的制备 方法
技术领域
本发明涉及一种可独立改变卤素含量的Mn2+掺杂CsPbCl3纳米晶的制备方法,属于半导体发光领域。
背景技术
全无机CsPbX3(X=Cl、Br或I)钙钛矿纳米晶体因其优异的光学特性而备受关注,例如具有接近100%的光致发光量子产率 (PLQYs)且发光波长在整个可见区内可调,超窄的发光半峰宽,和超长载流子扩散长度,这使它们在太阳能电池、发光二极管(LED)、液晶显示器背光、光电探测器等光电器件领域具有广泛的应用前景。将Mn离子掺入到半导体纳米晶,可以调控它们的光学和磁学性质。Mn掺杂纳米晶的发光除了来自基质材料的带边发光外还有Mn离子的橙黄色特征发光,Mn离子发光效率与纳米晶中Mn离子的掺杂浓度直接相关,最优条件下超过50%,同时其发光带很宽并具有大的斯托克斯位移。更重要的是Mn掺杂量子点具有非常长的荧光寿命和良好的光/热稳定性,并降低铅卤钙钛矿基体材料中铅重金属所带来的毒性问题。这些优异的性质使 Mn掺杂的钙钛矿纳米晶非常适合用于白光照明。
对于CsPbX3纳米晶,卤素X空位(VX)缺陷在带隙中形成深束缚能级,捕获电子或空穴引起非辐射复合,减少载流子的辐射复合,这被认为是限制纳米晶发光效率提升的主要因素。有报道表明,用配体或金属卤化物钝化表面VX可以有效地减少深能级陷阱,从而提高CsPbX3纳米晶的PLQYs。对于Mn2+掺杂CsPbX3纳米晶,Mn2+发光通常是来自基体材料中激子的能量传递,因此其发光与基体材料中的深束缚缺陷态密度密切相关。所以,研究 Mn2+掺杂钙钛矿纳米晶中卤素含量对纳米晶光学质量的影响机理,可为优化Mn2+掺杂钙钛矿纳米晶发光效率的提供一定的思路。
然而,在常规的合成方法中,一般是将MnX2和PbX2盐作为锰、铅和卤素的前驱体用于制备Mn掺杂钙钛矿纳米晶,因此不能独立地调节前驱体中Mn离子或者卤素的含量,从而无法实现 Mn离子的掺杂浓度或卤素空位浓度两个变量的单独调控,以研究它们对Mn离子掺杂纳米晶的发光性能的影响机理。
如中国专利申请文件(公开号:CN111117614A)公开了的一种微波驱动后掺杂合成CsPbCl3:Mn2+纳米晶的方法,其以MnCl2和PbCl2作为锰、铅和卤素的前驱体用于制备Mn掺杂钙钛矿纳米晶,并不能够单独调控Mn离子的掺杂浓度或卤素空位浓度两个变量。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的上述问题,提供一种制备具有优良光学性能的可独立改变卤素含量的Mn2+掺杂 CsPbCl3纳米晶的方法。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现:
一种可独立改变卤素含量的Mn2+掺杂CsPbCl3纳米晶的制备方法,其特征在于,所述方法包括如下步骤:先将醋酸铅、醋酸锰、油酸铯、油酸、油胺、十八烯加热搅拌,然后热注卤素前驱体得Mn2+掺杂CsPbCl3纳米晶。
本发明通过先在十八稀中获得包含铅、锰、铯等阳离子以及油酸、油胺等表面配体的混合溶液,然后在高温下,注射卤素前驱体,迅速实现钙钛矿纳米晶形核生长,获得Mn2+掺杂CsPbCl3纳米晶。相比于常规的阳离子(铯)离子注射法,这种阴离子(卤素)注射法具有独特的优势,即可以在不改变铯、铅阳离子前驱体的比例条件下,可以单独地改变纳米晶中卤素的含量,从而调控纳米晶卤素空位缺陷态的密度,也可以单独地改变Mn离子的含量而不改变卤素的含量,从而可以研究Mn掺杂浓度对纳米晶发光性能的影响,进一步提高纳米晶发光性能。
作为优选,油酸铯的制备方法包括如下步骤:将Cs2CO3粉末置于烧瓶中,加入质量比1:(5-8)的油酸和十八烯,随后将烧瓶升温至100-140℃搅拌,进行真空处理,然后在氮气气体保护下继续升温至150-160℃,最后保温得油酸铯。本发明制备得到的油酸铯在ODE溶剂中溶解,以离子形式存在,相比于直接使用碳酸铯具有更高的化学活性,不仅可以提高反应效率,而且使得纳米晶成核更为迅速,Mn掺杂周围晶体场环境更为均匀。
作为优选,加热搅拌温度为110-130℃,时间为0.5-1.5h。加热搅拌可以保证钙钛矿前驱体粉末的溶解,保证溶液中水杂质能完成去除。
作为优选,加热搅拌后还需在惰性气体保护下继续升温。
作为优选,惰性气体为氮气。
作为优选,热注卤素前驱体后还需依次进行保温、降温、离心处理。
作为优选,保温时间为0.5-2min。
作为优选,降温时间为0.5-1.5min。本发明将降温时间控制在0.5-1.5min,有利于Mn离子进入到晶格,成为稳定掺杂,避免表面吸附的Mn离子成为非辐射发光中心,降低发光量子效率和纳米晶的稳定性。
作为优选,离心后需要将纳米晶分散于非极性溶剂并加入极性溶剂进行再次离心。
作为优选,非极性溶剂为正己烷或者甲苯,极性溶剂为乙酸乙酯。
作为优选,离心转速为8000-8800rp/min,时间为1-10min。
作为优选,热注前卤素前驱体溶液需要在90-110℃下加热至澄清。
在上述的一种可独立改变卤素含量的Mn2+掺杂CsPbCl3纳米晶的制备方法,醋酸铅、醋酸锰和油酸铯的摩尔比为1:(1-5): (0.5-0.8)。本发明需要控制醋酸铅、醋酸锰和油酸铯的摩尔比,以保证Mn离子恰当的掺杂浓度,并且能够防止形成低维钙钛矿结构和影响光学性能,相比于常规将Cs:Pb的比例控制在1:1,本发明将Cs:Pb的比例控制在3:5,使得量子点生长更快,尺寸更小,有利于保持Mn的掺杂浓度不变。
在上述的一种可独立改变卤素含量的Mn2+掺杂CsPbCl3纳米晶的制备方法,油酸、油胺和十八烯的体积比为1:(0.5-1.5): (8-12)。本发明通过控制油酸、油胺和十八烯的比例保证钙钛矿前驱体能完全溶解以离子形态存在溶液中,并保证溶液的粘度较低,有充足的反应空间,有效钝化钙钛矿纳米晶表面和防止钙钛矿纳米晶的团聚,其中加入油胺不仅能够促进乙酸铅、乙酸锰在溶液中充分溶解,使得其在前驱体配比不变的情况下,离子浓度比例及其相对活性保持不变,从而在成核过程中,利于保持 Mn掺杂浓度稳定。
在上述的一种可独立改变卤素含量的Mn2+掺杂CsPbCl3纳米晶的制备方法,卤素前驱体的加入量与油酸铯的物质的量的比1: (0.08-0.16)。
在一种可独立改变卤素含量的Mn2+掺杂CsPbCl3纳米晶的制备方法,卤素前驱体的热注温度为240-260℃。
在上述的一种可独立改变卤素含量的Mn2+掺杂CsPbCl3纳米晶的制备方法,卤素前驱体通过油胺和盐酸制得。
作为优选,卤素前驱体具体制备过程为:将油胺和盐酸加热至100-130℃并搅拌,进行抽真空处理,最后在氮气气体保护下升温至130-180℃,保温25-40min制得。
作为优选,盐酸和油胺的质量比为1:(8-12)。
作为优选,Mn2+掺杂CsPbCl3纳米晶中Mn2+/激子的PL强度比为0.005-3.615。
作为优选,Mn2+掺杂CsPbCl3纳米晶Mn2+发射峰半高宽为 70-85nm,激子发射峰半高宽为8-15nm。
与现有技术相比,本发明的优点在于:本发明通过卤素热注法合成Mn2+掺杂CsPbCl3钙钛矿纳米晶,首次实现了在Mn2+掺杂浓度固定的情况下单独改变卤素密度,通过调节卤素含量,减少缺陷(陷阱)态,减小电子-声子耦合效应和高温下的热降解作用,使其光学性能和稳定性更优;本发明钙钛矿纳米晶实现了通过改变卤素含量调控激子和Mn2+的光学性质,具有潜在的纳米荧光粉应用。
附图说明
图1为实施例1制备的设备简图;
图2为实施例1所制得的Mn2+掺杂CsPbCl3纳米晶的不同倍数透射电镜(TEM)图;
图3为实施例1所制得的Mn2+掺杂CsPbCl3纳米晶的发射光谱(PL)图;
图4为实施例2所制得的Mn2+掺杂CsPbCl3纳米晶的透射电镜(TEM)图;
图5为实施例2所制得的Mn2+掺杂CsPbCl3纳米晶的发射光谱(PL)图;
图6为实施例3所制得的Mn2+掺杂CsPbCl3纳米晶的透射电镜(TEM)图;
图7为实施例3所制得的Mn2+掺杂CsPbCl3纳米晶的发射光谱(PL)图;
图8为实施例4所制得的Mn2+掺杂CsPbCl3纳米晶的透射电镜(TEM)图;
图9为实施例4所制得的Mn2+掺杂CsPbCl3纳米晶的发射光谱(PL)图;
图10为实施例5所制得的Mn2+掺杂CsPbCl3纳米晶的透射电镜(TEM)图;
图11为实施例5所制得的Mn2+掺杂CsPbCl3纳米晶的发射光谱(PL)图;
图12为实施例6所制得的Mn2+掺杂CsPbCl3纳米晶的透射电镜(TEM)图;
图13为实施例6所制得的Mn2+掺杂CsPbCl3纳米晶的发射光谱(PL)图;
图14为实施例7所制得的Mn2+掺杂CsPbCl3纳米晶的发射光谱(PL)图;
图15为实施例1-7所制得的Mn2+掺杂CsPbCl3纳米晶的X 射线衍射(XRD)图;
图16为实施例1-7所制得的Mn2+掺杂CsPbCl3纳米晶的紫外 -可见吸收图;
图17为实施例1-7所制得的Mn2+掺杂CsPbCl3纳米晶的量子效率图;
图18为实施例1-7所制得的Mn2+掺杂CsPbCl3纳米晶的 Mn2+/激子PL强度比图;
图19为实施例1-4所制得的Mn2+掺杂CsPbCl3纳米晶的归一化的激子变温光谱强度图;
图20为实施例1-4所制得的Mn2+掺杂CsPbCl3纳米晶的归一化的Mn2+变温光谱强度图;
图21为实施例1-7所制得的Mn2+掺杂CsPbCl3纳米晶的激子寿命曲线图;
图22为实施例1-6所制得的Mn2+掺杂CsPbCl3纳米晶的Mn2+寿命曲线图。
图23为实施例1-7所制得Mn2+掺杂CsPbCl3纳米晶的实际 Mn2+掺杂浓度。
图24为实施例1,8-9所制得Mn2+掺杂CsPbCl3纳米晶的实际Mn2+掺杂浓度。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例,并结合附图说明对本发明的技术方案作进一步的描述,但本发明并不限于这些实施例。
实施例1:
S1、将520mg Cs2CO3粉末置于50mL的三口烧瓶中,加入 2mL油酸和14mL十八烯,随后将三口烧瓶放入加热套上并升温至120℃搅拌,开启真空泵1h直至三口烧瓶中无气泡产生并且澄清,在氮气气体保护下升温至150℃,保温30min得油酸铯,然后装入顶空瓶中以待使用,使用前需在100℃加热至澄清。
S2、将20mL油胺和2mL盐酸置于50mL三口烧瓶中,随后将三口烧瓶放入加热套上加热至120℃并搅拌,开启真空泵2h直至三口烧瓶中无气泡产生,在氮气气体保护下升温至150℃,保温30min得卤素前驱体,然后装入顶空瓶中以待使用,使用前需要在100℃下加热至澄清。
S3、将65mg醋酸铅、52mg醋酸锰、0.6mL油酸铯、1mL油酸、1mL油胺和10mL十八烯加入至50mL的三口烧瓶中,随后将三口烧瓶放入加热套上并升温至120℃搅拌,开启真空泵1h直至三口烧瓶中无气泡产生并且澄清,在氮气保护下升温至250℃,立即热注1.0mL卤素前驱体,保温1min后,迅速将三口烧瓶浸入冰浴中,降温至常温获得原液。原液在转速8500rpm/min的离心机中快速离心5min得到粗产物,将粗产物分散在甲苯中并加入乙酸乙酯,再次离心,此步骤重复两次得到Mn2+掺杂CsPbCl3纳米晶。
实施例2:
与实施例1的区别,仅在于,步骤S3卤素前驱体热注量为0.8mL。
实施例3:
与实施例1的区别,仅在于,步骤S3卤素前驱体热注量为 0.6mL。
实施例4:
与实施例1的区别,仅在于,步骤S3卤素前驱体热注量为 0.4mL。
实施例5:
与实施例1的区别,仅在于,步骤S3卤素前驱体热注量为 1.2mL。
实施例6:
与实施例1的区别,仅在于,步骤S3卤素前驱体热注量为 1.5mL。
实施例7:
与实施例1的区别,仅在于,步骤S3卤素前驱体热注量为 0.2mL。
实施例8:
与实施例1的区别,仅在于,步骤S3醋酸锰加入量为69.2mg。
实施例9:
与实施例1的区别,仅在于,步骤S3醋酸锰加入量为173mg。
图1为实施例1制备的设备简图,本发明纳米晶实现了通过改变卤素含量调控激子和Mn2+的光学性质,具有潜在的纳米荧光粉应用。
图2-3为实施例1所制得的Mn2+掺杂CsPbCl3纳米晶的不同倍数透射电镜(TEM)图和发射光谱(PL)图,从图中可知,纳米晶尺寸为11.8nm,
Figure BDA0003515938780000091
为四方相CsPbCl3(101)晶面间距,激子发射峰为409nm,半峰宽为10nm,其特别窄的发光半峰宽说明纳米晶的尺寸分布比较均匀且晶体内部缺陷较少。另外发射峰为586nm,半峰宽为76nm的发光带来自典型的Mn离子d电子的4T1-6A1能级跃迁,说明Mn离子已经掺入到钙钛矿晶格,代替 Pb离子格位,Mn离子与激子发光强度之比最高,说明激子到Mn 离子的有效能量传递过程。
图4-5为实施例2所制得的Mn2+掺杂CsPbCl3纳米晶的透射电镜(TEM)图和光谱(PL)图,从图中可知,纳米晶尺寸为11.8nm,激子发射峰为409nm,其特别窄的发光半峰宽说明纳米晶的尺寸分布比较均匀且晶体内部缺陷较少。另外发射峰为586nm,半峰宽为76nm的发光带来自典型的Mn离子d电子的4T1-6A1能级跃迁,说明Mn离子已经掺入到钙钛矿晶格,代替Pb离子格位, Mn离子与激子发光强度之比相比于实施例1有所降低,说明激子到Mn离子的能量传递效率下降,与纳米晶表面缺陷较多相关。
图6-7为实施例3所制得的Mn2+掺杂CsPbCl3纳米晶的透射电镜(TEM)图和发射光谱(PL)图,从图中可知,纳米晶尺寸为12.4nm,激子发射峰为410nm,半峰宽为10nm,Mn2+发射峰为586nm,半峰宽为76nm。Mn离子与激子发光强度之比相比于实施例2再降低,说明激子到Mn离子的能量传递效率进一步下降,说明卤素的进一步减少,导致纳米晶表面缺陷更多。
图8-9为实施例4所制得的Mn2+掺杂CsPbCl3纳米晶的透射电镜(TEM)图和发射光谱(PL)图,从图中可知,纳米晶尺寸为11.8nm,激子发射峰为409nm,半峰宽为10nm,Mn2+发射峰为586nm,半峰宽为76nm。与上述变化趋势类似,卤素量的进一步减少,纳米晶表面缺陷越多,激子到Mn离子的能量传递效率更低。
图10-11为实施例5所制得的Mn2+掺杂CsPbCl3纳米晶的透射电镜(TEM)图和发射光谱(PL)图,从图中可知,纳米晶尺寸为11.9nm,激子发射峰为409nm,半峰宽为10nm,Mn2+发射峰为586nm,半峰宽为76nm。随着卤素含量增加,相对于实施例 1,Mn离子与激子发光强度之比基本不变,说明1mL的OAm-Cl 已经足够钝化钙钛矿表面卤素空位。
图12-13为实施例6所制得的Mn2+掺杂CsPbCl3纳米晶的透射电镜(TEM)图和发射光谱(PL)图,从图中可知,纳米晶尺寸为12.0nm,激子发射峰为409nm,半峰宽为10nm,Mn2+发射峰为586nm,半峰宽为76nm。随着卤素含量增加,相对于实施例 1,Mn离子与激子发光强度之比基本不变,说明1mL的OAm-Cl 已经足够钝化钙钛矿表面卤素空位。
图14为实施例7所制得的Mn2+掺杂CsPbCl3纳米晶的发射光谱(PL)图,从图中可知,激子发射峰为409nm,半峰宽为10nm, Mn2+发射峰为586nm,半峰宽为76nm。在该样品中,Mn离子发光非常微弱,说明在卤素含量远远不够的情况下,纳米晶中有很多卤素空穴缺陷,导致激子到Mn离子的能量传递过程严重受抑制。
图15为实施例1-7所制得的Mn2+掺杂CsPbCl3纳米晶的X 射线衍射(XRD)图,从图中可知,实施例1-7样品都符合四方相CsPbCl3(PDF#18-0366)结构,衍射角基本没有移动。
图16为实施例1-7所制得的Mn2+掺杂CsPbCl3纳米晶的紫外 -可见吸收图,从图中可知,实施例1-7样品紫外吸收峰重叠在一起,基本没有改变。
图17为实施例1-7所制得的Mn2+掺杂CsPbCl3纳米晶的量子效率图,从图中可知,实施例1-7样品的PLQYs分别为55.98%, 51.67%,23.1%,18.8%,14.54%,52.82%,49.61%。表明随着卤素前驱体量的增加,纳米晶发光效率先升高,后基本保持不变,说明卤素含量是影响Mn掺杂CsPbCl3纳米晶发光性能的主要因素。
图18为实施例1-7所制得的Mn2+掺杂CsPbCl3纳米晶的 Mn2+/激子PL强度比图,从图中可知,实施例1-7样品强度比分别为3.61,3.02,2.56,0.89,0.005,3.57,3.59,说明卤素含量的变化,影响激子到Mn离子的能量传递效率以及纳米晶表面的缺陷态密度。
图19为实施例1-4所制得的Mn2+掺杂CsPbCl3纳米晶的归一化的激子变温光谱强度图,从图中可知,实施例1样品的激子强度降低更快。
图20为实施例1-4所制得的Mn2+掺杂CsPbCl3纳米晶的归一化的Mn2+变温光谱强度图,从图中可知,实施例1样品的Mn2+升高更快然后降低,而实施例4样品强度没有升高只有降低。
图21为实施例1-7所制得的Mn2+掺杂CsPbCl3纳米晶的激子寿命曲线图,从图中可知,实施例1-7样品激子寿命曲线可用三指数拟合,寿命分别为2.27ns,1.89ns,1.61ns,1.49ns,2.05ns, 2.07ns,2.02ns。激子寿命的非单调变化,说明随着卤素含量的变化,纳米晶的缺陷态密度和激子到Mn离子的能量传递效率都发生变化。
图22为实施例1-6所制得的Mn2+掺杂CsPbCl3纳米晶的Mn2+寿命曲线图,从图中可知,实施例1-6样品Mn2+寿命曲线可用单指数拟合,寿命分别为1.78ms,1.78ms,1.78ms,1.77ms,1.78ms, 1.78ms。Mn离子发光符合单指数拟合,说明激子将能量传递到 Mn离子后,Mn离子5d态电子的4T1-6A1能级跃迁发光效率接近 100%,表明Mn离子周围晶体场环境均一且缺陷态比较少。
图23为实施例1-7所制得的Mn2+掺杂CsPbCl3纳米晶的实际 Mn2+掺杂含量,从图中可知,改变卤素含量不会改变实际Mn2+掺杂的浓度。
图24为实施例1,8-9所制得的Mn2+掺杂CsPbCl3纳米晶的实际Mn2+掺杂含量,从图可知,随着Mn前驱体含量增加,实际 Mn2+掺杂含量也在增加。
从上述结果可以看出,本发明通过卤素热注入法合成了一系列Mn2+掺杂CsPbCl3纳米晶,可以在固定Mn2+掺杂浓度的情况下单独改变卤素的密度。该系列样品中的Mn2+发射均呈现单指数衰减,意味着Mn2+发射的效率接近于一。激子和Mn2+的PL都表现出强烈的OAm-Cl含量依赖性强度,这归因于氯化物空位的有效钝化抑制激子非辐射复合和提高了从主体激子到Mn2+的能量转移效率之间的协同作用。由于OAm-Cl不足的样品中存在许多深能级缺陷态,因此在OAm-Cl充足或不足的样品中,Mn2+的PL 表现出不同的变化趋势,而额外的OAm-Cl可以很好地钝化这些缺陷态,将深层缺陷状态转变为浅层缺陷状态。此处的结果和分析将有助于阐明卤素空位对Mn2+掺杂钙钛矿纳米晶PL性能的潜在影响机制,这些信息将有助于进一步开发这些材料的潜在应用。
本处实施例对本发明要求保护的技术范围中点值未穷尽之处以及在实施例技术方案中对单个或者多个技术特征的同等替换所形成的新的技术方案,同样都在本发明要求保护的范围内,并且本发明方案所有涉及的参数间如未特别说明,则相互之间不存在不可替换的唯一性组合。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种修改或补充或采用类似的方式替代,但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管对本发明已作出了详细的说明并引证了一些具体实施例,但是对本领域熟练技术人员来说,只要不离开本发明的精神和范围可作各种变化或修正是显然的。

Claims (10)

1.一种可独立改变卤素含量的Mn2+掺杂CsPb Cl3纳米晶的制备方法,其特征在于,所述方法包括如下步骤:先将醋酸铅、醋酸锰、油酸铯、油酸、油胺、十八烯加热搅拌,然后热注卤素前驱体得Mn2+掺杂CsPb Cl3纳米晶。
2.根据权利要求1所述的一种可独立改变卤素含量的Mn2+掺杂CsPb Cl3纳米晶的制备方法,其特征在于,醋酸铅、醋酸锰和油酸铯的摩尔比为1:(1-5):(0.5-0.8)。
3.根据权利要求1所述的一种可独立改变卤素含量的Mn2+掺杂CsPb Cl3纳米晶的制备方法,其特征在于,油酸、油胺和十八烯的体积比为1:(0.5-1.5):(8-12)。
4.根据权利要求1所述的一种可独立改变卤素含量的Mn2+掺杂CsPb Cl3纳米晶的制备方法,其特征在于,卤素前驱体与油酸铯的物质的量比为1:(0.08-0.16)。
5.根据权利要求1所述的一种可独立改变卤素含量的Mn2+掺杂CsPb Cl3纳米晶的制备方法,其特征在于,加热搅拌温度为110-130℃,时间为0.5-1.5h。
6.根据权利要求1所述的一种可独立改变卤素含量的Mn2+掺杂CsPb Cl3纳米晶的制备方法,其特征在于,卤素前驱体热注温度为240-260℃。
7.根据权利要求1所述的一种可独立改变卤素含量的Mn2+掺杂CsPb Cl3纳米晶的制备方法,其特征在于,卤素前驱体通过油胺和盐酸制得。
8.根据权利要求7所述的一种可独立改变卤素含量的Mn2+掺杂CsPb Cl3纳米晶的制备方法,其特征在于,盐酸和油胺的质量比为1:(8-12)。
9.根据权利要求1所述的一种可独立改变卤素含量的Mn2+掺杂CsPb Cl3纳米晶的制备方法,其特征在于,热注卤素前驱体后还需依次进行保温、降温、离心处理。
10.根据权利要求1所述的一种可独立改变卤素含量的Mn2+掺杂CsPb Cl3纳米晶的制备方法,其特征在于,降温时间为0.5-1.5min。
CN202210164869.4A 2022-02-23 2022-02-23 一种可独立改变卤素含量的Mn2+掺杂CsPbCl3纳米晶的制备方法 Pending CN114591738A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210164869.4A CN114591738A (zh) 2022-02-23 2022-02-23 一种可独立改变卤素含量的Mn2+掺杂CsPbCl3纳米晶的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210164869.4A CN114591738A (zh) 2022-02-23 2022-02-23 一种可独立改变卤素含量的Mn2+掺杂CsPbCl3纳米晶的制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114591738A true CN114591738A (zh) 2022-06-07

Family

ID=81805888

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210164869.4A Pending CN114591738A (zh) 2022-02-23 2022-02-23 一种可独立改变卤素含量的Mn2+掺杂CsPbCl3纳米晶的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114591738A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115851273A (zh) * 2022-12-16 2023-03-28 吉林大学 一种稀土掺杂钙钛矿纳米晶合成方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110194954A (zh) * 2018-02-27 2019-09-03 中国科学院福建物质结构研究所 一种abx3型全无机钙钛矿纳米晶的制备方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110194954A (zh) * 2018-02-27 2019-09-03 中国科学院福建物质结构研究所 一种abx3型全无机钙钛矿纳米晶的制备方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115851273A (zh) * 2022-12-16 2023-03-28 吉林大学 一种稀土掺杂钙钛矿纳米晶合成方法
CN115851273B (zh) * 2022-12-16 2023-12-15 吉林大学 一种稀土掺杂钙钛矿纳米晶合成方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111348674B (zh) Cs3Cu2X5(X=Cl、Br、I)纳米晶的制备方法及产物
Li et al. Rapid synthesis of highly luminescent CdTe nanocrystals in the aqueous phase by microwave irradiation with controllable temperature
Yang et al. Enhancing Mn emission of CsPbCl3 perovskite nanocrystals via incorporation of rubidium ions
CN111410957B (zh) 一种可控钕掺杂高光效蓝光钙钛矿量子点及其制备方法
Mingbin et al. Trivalent Yb/Ho/Ce tri-doped core/shell NaYF4 nanoparticles for tunable upconversion luminescence from green to red
CN111253942A (zh) 具有钙钛矿结构的上转换纳米发光材料及其制备方法与应用
Sun et al. Physical origins of high photoluminescence quantum yield in α-CsPbI3 nanocrystals and their stability
Yuan et al. Enhanced stability of red-emitting CsPbI3: Yb3+ nanocrystal glasses: A potential luminescent material
CN111662707A (zh) 一锅法制备Cu:ZnCdS/ZnS量子点发光材料的方法
CN111057542B (zh) 一种室温水乳液法制备CsPbX3钙钛矿量子点的方法
CN114350361B (zh) 一种高荧光强度的上转换稀土掺杂纳米材料及其制备方法
CN114591738A (zh) 一种可独立改变卤素含量的Mn2+掺杂CsPbCl3纳米晶的制备方法
CN109370577B (zh) 一种掺锰的卤化铅铯化合物荧光材料及其制备方法
CN113528139B (zh) 一种激光辐照调控硫氧化物荧光粉形貌和粒径的处理方法
Jiang et al. Research on the stability of luminescence of CsPbBr 3 and Mn: CsPbBr 3 PQDs in polar solution
JP5602808B2 (ja) 狭い発光スペクトルを有するナノ粒子の調製
CN115403067B (zh) 一种提高混合卤素钙钛矿稳定性的方法
CN116478692A (zh) 一种纯蓝色上转换发光纳米材料及制备方法
CN114479852B (zh) 一种超长可控全无机溴铅铯钙钛矿纳米线的制备方法
İlhan et al. Synthesis and optical properties of novel red-emitting PbNb 2 O 6: Eu 3+ phosphors
CN113104887B (zh) 一种钙钛矿纳米线及其制备方法和应用
Liu et al. Doping of Cu (i) ions into CdS/ZnS core/shell nanocrystals through a cation exchange strategy
CN110564415B (zh) 一种协同增强Mn:CsPbCl3纳米晶紫外辐射稳定性和光学性能的方法
Gao et al. Eu3+-doped CdSe nanocrystals with blueshift emission and high quantum yield
CN115029134A (zh) 一种基于氯化铝辅助制备高效Mn掺CsPbCl3纳米晶的方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination